Leçon A2-2 : L`Unité Arithmétique et Logique (UAL)

Chapitre A2 : Logique combinatoire *** Cours 4 sciences techniques ** Labo GE
Leçon A2-2 :
L’Unité Arithmétique et Logique (UAL)
Objectifs :
*Résoudre un problème de logique combinatoire.
*Mettre en œuvre un circuit combinatoire.
A. Mise en situation :
Système technique : Serres agricoles. (Voir manuel de cours page 46)
B-Architecture d’une UAL :
B-1-Présentation : Le rôle de l’unité arithmétique et logique est de réaliser les
opérations……………………..et……………………………………………de base :
* Opérations logiques bit à bit : …………, …………, …………, OU-Exclusif,…etc.
* Opérations arithmétiques
: ………………………… , ………………………… , complémentations à 1 et à 2.
* Comparaisons
*Décalages et rotations.
L’unité arithmétique et logique comme le montre la figure ci-après, dispose de :
* Deux entrées A et B sur lesquelles on présente les données à traiter “ Les
opérandes “.
* Une sortie F donnant le résultat de l’opération effectuée
* Une entrée Commande permettant le choix de l’opération à effectuer.
* Une sortie Etat donnant l’état de l’UAL après exécution de l’opération.
B-2 Constitution :
L’UAL peut être décomposée en deux grands blocs fictifs :
* L’Unité Logique (UL), qui permet d’effectuer les opérations logiques ET(AND), OU(OR),
NON(NOT), OU-exclusif, etc… sur deux nombres de n bits placés en entrées. Ces opérations
sont effectuées bit à bit.
Exemple : Opérations logiques sur deux nombres de 4 bits.
- Complémentation
: NOT (1011)
= (……………)
- Produit logique
: (1101) ET (1101) = (……………)
- Somme logique
: (1101) OU (1101) = (……………)
- Somme exclusive logique : (1101) Å (1101)
= (……………)
* L’Unité Arithmétique (UA), qui permet d’effectuer des opérations arithmétiques, telle que
l’addition et la soustraction sur deux nombres à n bits placés en entrée.
Exemple : Opérations arithmétiques sur deux nombres de 4 bits.
- Addition
: (1101) + (1101) = (………………………………)
- Soustraction: (1101) - (1101) = (………………………………)
C-Réalisation des UAL(s) :
Les UAL(s) existent, sous forme de circuits intégrés indépendants, ou intégrées dans d’autres
circuits numériques spécialisés tels que les microprocesseurs ou les microcontrôleurs.
C-1 Principe :
Pour construire une UAL simple, on peut combiner plusieurs opérateurs de la figure ci-dessous :
(1)
(2)
Aïssa Ismaël
(3)
(4)
(5)
(6)
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C-2 UL de 1 bit réalisant les opérations AND, OR, NOT et XOR :
Pour réaliser ce type d’UL, il faut associer les blocs (1), (2), (3), (4) et (5).
C-3 UA de 1 bit réalisant les opérations soustraction et addition :
Pour réaliser ce type d’UA, il faut associer les blocs (1), (5) et (6).
C-4 Activité 1 Page 42 :
C-5 UAL de 1 bit :
Pour obtenir une UAL de un bit, il faut associer les blocs (1), (2), (3), (4), (5) et (6).
Aïssa Ismaël
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C-6 UAL n bits :
Pour réaliser une UAL n bits, on associe n UAL(s) de 1 bit en cascade :
A31 B31
A1
B1
A0
B0
OP
C32
ALU
1-bit
R31
C31
ALU
C2 1-bit
R1
ALU
C1 1-bit
C0
R0
D- L’UAL en circuits spécialisés :
Parmi les circuits spécialisés on cite en technologie TTL : 74181-74381 et le 74382. L’étude se
portera sur le 74LS181 ce circuit est une UAL de 4 bits. Elle destiné à être connecté en cascade
avec d’autres 74LS181 pour traiter des données de taille supérieure à 4 bits.
D-1 L’UAL 74LS181 description :
Aïssa Ismaël
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D-2 Table de vérité de L’UAL 74LS181 :
D-3 Activité 2 Page 44 et 45 :
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